CN110088555B - 进料流出物热交换器 - Google Patents

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Abstract

公开了一种壳管式热交换器，其尤其包括细长的圆柱形壳体，其限定用于所述热交换器的纵向轴线和内部腔室。所述壳体具有形成在外壁中的至少一个进料气体入口和进料气体出口，以便允许进料气体进入和离开所述内部腔室。至少一个管片与细长壳体的一端相关联，并且多个圆形挡板在所述壳体的所述内部腔室内纵向间隔开，以便重新引导所述内部腔室内的进料气体流。所述热交换器还包括管束，其具有用于允许流出物气体从入口室穿过所述壳体的所述内部腔室到达出口室的多个管。此外，第一护罩分配器被布置和构造成将进料气体流从所述进料气体入口引导到邻近所述至少一个管片的所述内部腔室中。所述第一护罩分配器具有在其一端中形成的至少一个成角度的切口，以便分配进料气体的流量。

Description

进料流出物热交换器
相关申请的交叉引用
本申请要求于2016年7月19日提交的题目为“进料流出物热交换器（FeedEffluent Heat Exchange）”的美国临时专利申请序列号62/364,112的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本公开涉及热交换器，并且更具体地涉及具有改进的热交换效率的壳管式热交换器。
背景技术
用于生产石油化工产品的许多过程需要在进行反应之前将气态进料加热至高温。一些示例是乙苯的脱氢以形成苯乙烯单体，以及丙烷或丁烷的脱氢以形成丁烯或丁二烯。必须在火焰加热器中燃烧大量燃料以产生进料气体所需的温度。反应器流出物中的过量热可以作为蒸汽回收。然而，在许多情况下，从燃料到蒸汽的这种能量转换并不是最经济的选项，并且希望在进料流出物热交换器中回收尽可能多的热量，以便最小化该过程消耗的燃料量。
常规的热交换器方法和系统通常被认为满足其预期目的。然而，本领域仍然需要提供改进的和更高热效率的壳管式热交换器的系统和方法。
发明内容
本公开涉及具有改进的热交换效率的热交换器结构。本公开的第一实施例是壳管式热交换器，其尤其包括限定热交换器的纵向轴线和内部腔室的细长的圆柱形壳体。壳体具有形成在外壁中的至少一个进料气体入口和进料气体出口，以便允许进料气体进入和离开内部腔室。在某些结构中，壳体包括两个或更多个进料气体入口和两个或更多个进料气体出口。
至少一个管片与细长壳体的一端相关联，并且多个圆形挡板在壳体的内部腔室内纵向间隔开，以便重新引导内部腔室内的进料气体流。在某些结构中，周向密封件与多个挡板中的每个相关联。
提供了一种管束，其包括多个管，用于允许流出物气体从入口室穿过壳体的内部腔室到达出口室。热交换器还包括第一护罩分配器，其被布置和构造成将进料气体流从进料气体入口引导到邻近至少一个管片的内部腔室中。第一护罩分配器具有在其一端中形成的至少一个成角度的切口以便分配进料气体的流量。
在本发明的某些实施例中，两个进料气体入口和两个进料气体出口形成在壳体的外壁中。优选地，在这样的结构中，第一护罩分配器具有形成在其一端中的两个成角度的切口以便分配进料气体的流量。在某些结构中，成角度的切口定位成间隔180度。
可以设想，至少一个护罩分配器可包括至少一个圆形挡板。在优选实施例中，护罩分配器包括具有中心窗口区域的环形挡板。在某些结构中，护罩分配器还包括具有周向密封元件的屏蔽形挡板。
可以设想，在至少一个护罩分配器的端部中形成的至少一个成角度的切口以10-30度的角度形成。
在优选的结构中，热交换器还包括第二护罩分配器，其具有形成在其一端中并被布置和构造成将进料气体流从内部腔室引导到进料气体出口的至少一个成角度的切口。
可以设想，在本发明的实施例中，多个挡板包括以交替的模式布置的屏蔽形挡板和翼形挡板两者。
优选地，与多个圆形挡板中的每个相关联的周向密封件中的每个包括在挡板和壳体之间延伸的柔性元件。可以设想，柔性元件可以设置在挡板的单侧上或挡板的两侧上。
在某些实施例中，多个圆形挡板包括通过将两个在直径上相对的窗口切割成挡板板材而形成的至少一个屏蔽形挡板。另外，多个圆形挡板可包括通过将单个窗口切割成挡板板材而形成的至少一个翼形挡板。更进一步地，多个圆形挡板可包括通过将圆形窗口切割成挡板板材而形成的环形挡板。
本公开还涉及一种壳管式热交换器，其尤其包括限定热交换器的纵向轴线和内部腔室的细长的圆柱形壳体。壳体具有形成在外壁中的至少一个进料气体入口和进料气体出口，以便允许进料气体进入和离开内部腔室。至少一个管片与细长壳体的一端相关联，并且多个圆形挡板在壳体的内部腔室内纵向间隔开，以便重新引导内部腔室内的进料气体流，多个挡板包括屏蔽形挡板和翼形挡板并且每个挡板包括周向密封件。热交换器还包括管束，其包括用于允许流出物气体从入口室穿过壳体的内部腔室到达出口室的多个管。此外，第一护罩分配器被布置和构造成将进料气体流从进料气体入口引导至邻近至少一个管片的内部腔室，第一护罩分配器具有在其一端中形成的至少一个成角度的切口，以便分配进料气体的流量。
目前设想的是，第一护罩分配器具有形成在其一端中的两个成角度的切口，其定位成间隔180度以便分配进料气体的流量。在某些结构中，至少一个护罩分配器包括至少一个圆形挡板。此外，护罩分配器可包括具有中心窗口区域的环形挡板。再进一步地，护罩分配器还可包括具有周向密封元件的屏蔽形挡板。
可以设想，在至少一个护罩分配器的端部中形成的至少一个成角度的切口可以以10-30度的角度形成。
在某些优选实施例中，热交换器还包括第二护罩分配器，其具有在其一端中形成并且被布置和构造成将进料气体流从内部腔室引导至进料气体出口的至少一个成角度的切口。
优选地，多个屏蔽形挡板和翼形挡板以交替的模式布置。
可以设想，与多个挡板中的每个相关联的周向密封件包括在挡板和壳体之间延伸的柔性元件。在某些结构中，柔性元件设置在挡板的两侧上。
可以通过将两个在直径上相对的窗口切割成挡板板材来形成屏蔽形挡板。可以通过将单个窗口切割成挡板板材来形成翼形挡板。另外，通过将圆形窗口切割成挡板板材来形成环形挡板。
本公开还涉及一种壳管式热交换器，其尤其包括限定热交换器的纵向轴线和内部腔室的细长的圆柱形壳体。壳体具有形成在外壁中的至少一个进料气体入口和进料气体出口，以便允许进料气体进入和离开内部腔室。至少一个管片与细长壳体的一端相关联。多个圆形挡板在壳体的内部腔室内纵向间隔开，以便重新引导内部腔室内的进料气体流，多个挡板包括在挡板与壳体之间延伸的柔性周向密封件。热交换器还包括管束，其包括用于允许流出物气体从入口室穿过壳体的内部腔室到达出口室的多个管。此外，热交换器包括第一护罩分配器，其被布置和构造成将进料气体流从进料气体入口引导至邻近至少一个管片的内部腔室，第一护罩分配器具有在其一端中形成的至少一个成角度的切口，用于分配进料气体的流量。
优选地，柔性元件设置在挡板的两侧上。可以设想，柔性元件可以由诸如不锈钢304的不锈钢制成。
附图说明
为便于本公开所属领域的技术人员在不进行过度实验的情况下将容易理解如何制造和使用本公开的装置和方法，下面将参考某些附图在本文中详细描述其优选实施例。
图1A示出了根据本发明的实施例构造的具有成角度的切口和环形挡板的示例性护罩型分配器的正视图；
图1B示出了图1A的护罩型分配器的横截面视图；
图2A示出了根据本公开构造的示例性屏蔽挡板的示意性视图，其中从圆形挡板切割出两个窗口；
图2B示出了根据本公开构造的示例性翼挡板的示意性视图，其中从圆形挡板切割出一个窗口；
图2C示出了根据本公开构造的仍另一个示例性圆形挡板的示意性视图，其中圆形部分从圆形挡板移除，从而形成环形挡板；
图3示出了根据本公开的实施例构造的示例性热交换器布局的示意性视图；
图4提供了根据本公开的另外的实施例构造的示例性热交换器的四分之一区段的横截面视图；
图5示出了与热交换器挡板一起使用的周向（例如E-流）或柔性密封布置的横截面视图；
图6A是现有热交换器的壳体入口处的示例性温度分布轮廓的示意性视图；
图6B是根据本公开构造的热交换器的壳体入口处的示例性温度分布轮廓的示意性视图，其相对于图6A采用缩小的比例；和
图7A是现有热交换器的壳体出口处的示例性温度分布轮廓的示意性视图；和
图7B（局部刻度，local scale）和图7C（相同刻度盘，same scale disk）是根据本公开构造的热交换器的壳体出口处的示例性温度分布轮廓的示意性视图。
应当理解，附图不一定按比例绘制，从而呈现说明本发明基本原理的各种优选特征的略微简化的表示。本文公开的本发明的具体设计特征（包括例如具体的尺寸、取向、位置和形状）将部分地由特定的预期应用和使用环境确定。
根据以下结合附图对本发明的详细描述，本领域普通技术人员将更容易显而易见到本公开的这些和其它方面。
具体实施方式
现在将参考附图，其中，相似的附图标记标识本公开的类似结构特征或方面。将理解，所公开的实施例仅仅是能够实施本发明的某些方面的方式的示例，而并不表示可实施本发明的所有方式的详尽列表。实际上，将理解，可以以各种形式和替代形式来实施本文中所描述的系统、装置和方法。此外，附图未必按比例绘制，并且一些特征可能被夸大或最小化以示出具体部件的细节。
众所周知的部件、材料或方法未必很详细地描述，以便避免模糊本公开。本文中所公开的任何具体结构和功能细节将不被解释为限制性的，而是仅仅作为权利要求的基础和作为教导本领域技术人员以各种方式采用本发明的代表性基础。
除非另外显而易见的或另有陈述，否则方向性参考，诸如“右”，“左”，“上”，“下”，“向外”，“向内”等旨在相对于本发明的特定实施例的取向，如在该实施例中的第一编号视图中所示。
通常，热交换器应具有非常高的效率。所需效率通常用热交换“有效性”表示，其限定为从冷却流体传递到加温流体的热量与最大可能热量回收的百分比。在某些情况下，还有其它限制或要求。例如，用于丙烷或丙烷丁烷组合的脱氢的卡托芬（Catofin）TM过程要求反应在减小的压力下进行，因此气体的压力损失必须保持尽可能低以保持高选择性。
壳管式热交换器对于这些应用是理想的，因为它们可以构造成由于所涉及的大温度范围而允许部件的热膨胀。示例性的壳管式结构包括在一端处的固定管片和在另一端处的浮头管片。遗憾的是，由于管和挡板周围的流体泄漏，壳管式热交换器可能遭受壳体侧上的流体的不良分布。这种分布不均导致两种不期望的影响。首先，热效率受到冷流体与已经被加热的流体混合的事实的限制，并且其次，管片温度可能不均匀，这可能导致翘曲或弯曲以及随后的管损坏。均匀分布在入口和出口区域处尤其重要，在入口和出口区域处管片必须保持在相对均匀的温度以防止翘曲或弯曲。类似地，各个管或管的组必须在热交换器的不同区段中保持相对均匀的温度，以确保不会由于不同的热膨胀而造成损坏。
本文的实施例中描述的进料流出物热交换器可以是壳管式结构的气体-气体热交换器，其中低温进料在20℃-100℃下被馈送到壳体侧并且高温流出物（例如，400℃-600℃）被馈送到管侧。更一般地，其适用于以下热交换器，其中流体中的一种或两种在一次交换中温度改变超过200℃并且优选地超过300℃。
在卡托芬TM过程中使用的进料流出物热交换器的示例中，热的流出物气体被分配到管侧，使得压降可以非常低。然而，低的压降也导致壳体侧流体必须均匀地跨越其分布的大量管，这使得热交换器设计问题特别具有挑战性。
应用于卡托芬进料流出物热交换器结构的本公开的实施例代表高效的气体-气体管式进料流出物热交换器，其用于在脱氢过程中相对于反应器流出物加热反应器进料（通常为丙烷或丁烷或其组合），从而交换器具有非常高的效率（90％或更高）和流出物气体的非常低的压降，例如，6千帕（kPa）或更低。
FEHE应用中使用的现有挡板技术包括可以是单个、分段、双分段或NTIW的常规的分段挡板。其它常规的挡板技术包括滑动到管束上的盘形和环形挡板。
在壳管式热交换器中使用的交换器入口处的常规流量分配方法包括通过诸如杆或板的冲击装置来控制流量。然而，虽然这样的设计可以防止由于振动导致的管损坏，但是其在具有大型壳体ID的情况下不能提供入口和出口区域的改善使用，也不适用于其中流体分布对性能至关重要的高效热交换器。此外，当高操作温度要求在管片处到壳体接头的均匀温度以避免热变形和局部应力时，常规的杆或板型冲击装置不能令人满意，因为它们倾向于促进靠近喷嘴的束区域和与喷嘴成90度的区域之间的高的局部温度梯度。
现有的环形分配器设计包括位于壳体外部并且不能确保全部沿着周边的均匀分布的环形区段。此外，这种布置使机械设计变得更加复杂，特别是对于大型壳体ID和高压交换器。
有利地，如下面将详细讨论的，本文公开的某些热交换器实施例使用圆形挡板，其中窗口部分从每个挡板切出，使得在每个挡板处防止壳体内部与管束之间的轴向流动。此外，在本文公开的某些实施例中，周向密封组件安装在挡板和壳体之间的环形间隙中，这减少了可能产生集中应力的局部区域的机械不连续性的发生。
本文的实施例提供了以下热交换器设计，其中所有的壳体侧流体流均匀地引导到管片上，使得管片温度变化最小化。另外，由于在每个挡板处采用周向密封，因此在本文的实施例中所使用的挡板布局防止流体通过管束与窗口区域中的壳体之间以及挡板与壳体之间的泄漏来旁通管束。通过防止流体旁通管束实现并保持高效率（例如，>90％），但令人惊讶的是，已经发现这种组合提供了特别有效的设计，即使对于3米的大壳体直径，热传递效率大于90％并且跨越管片的温度变化低于15℃。在管片温度变化约为100℃的情况下，现有技术的解决方案被限制在<90％的效率，因为旁通管束并从入口流到出口的流体更冷得多并且将倾向于冷却管片的外周边，从而导致热应力。因此，这些现有技术的解决方案在诸如卡托芬TM过程的过程中不能令人满意地使用。本文描述的周向密封挡板设计减少了可能导致机械故障的热应力，因为防止了该旁路。有利地，本文描述的热交换器实施例允许更高的热回收（90％+）并降低贯穿热交换器的温度变化，该温度变化可能导致热应力和最终的管故障。
与其它方法相比，本公开的热交换器的温度分布非常均匀，其中跨越管片的温度变化小于15℃。这种出乎意料的良好性能归因于壳体入口喷嘴与束的中心之间的流动阻力的均衡化，而不管流体路径如何，并且通过可在每个挡板处提供的周向密封进一步增强该出乎意料的良好性能。如本文所使用的，“周向密封”可以指挡板窗口结构（其阻挡管和壳体之间的轴向流动）与阻挡挡板和壳体之间的轴向流动的“E流密封”的组合。
现在参考附图，其中，图1A示出了护罩型分配器20的示例性实施例，其根据用于热交换器100中的本发明的实施例构造。图1B提供了沿着线AA在热交换器100的一端截取的横截面视图。热交换器100是具有用于壳体侧流体的两个入口喷嘴52和两个出口喷嘴54的壳管式热交换器，壳体流体可以由管侧流体加热。本领域技术人员将容易理解，本公开的发明方面可以应用于各种热交换器设计，并且不限于进料-流出物热交换器。例如，热交换器可包括单个壳体入口和单个壳体出口。另外，热交换器可具有U形管束。
在卡托芬TM进料-流出物热交换器的情况下，壳体侧流体是进料，并且管侧流体是热反应器流出物。进料-流出物交换器的目的是将至少90％的可用热能从流出物气体传递到进料气体。管侧压降必须非常低，以保持反应的选择性。这导致大量的管并因此导致不利于良好的流动分布的相对低的壳体侧速度。类似地，由于高效率需要>90％，因此良好的分布是必要的，原因在于如果大部分冷的进料气体旁通管并与出口处的温暖气体混合，则由于冷气体与温暖气体混合的热力学效率低下而不可能达到所需的效率。
本文的实施例使用具有从圆形板切割的窗口区域的双分段式挡板，由此优选地在每个挡板处提供周向密封。
图2A-图2C示出了可用于本文公开的热交换器实施例中的示例性圆形挡板。图2A示出了第一种类型的圆形挡板、屏蔽挡板64，其具有在板的顶部和底部处（或者取决于板的取向，在相对的侧面上）切出的两个分段窗口65。取决于应用，分段窗口65可以是如图2中所示的半圆形或其它形状。为了将挡板到壳体的间隙密封，在屏蔽挡板的周边处使用周向密封件80，如图2A中所示。
图2B示出了第二种类型的圆形挡板、翼挡板66，其具有从圆形挡板的中心切出的单个分段窗口67。单个分段窗口67可以是矩形、椭圆形或任何其它合适的形状。在这种情况下，在圆形挡板的周边处应用周向密封件80。
图2C示出了第三种类型的圆形挡板、环形挡板60，其具有在中心切出的单个圆形截面61。周向密封件80也与该挡板布置一起使用以避免E-流泄漏。E-流泄漏可以指在挡板和壳体之间泄漏的流。在某些实施例中，图2C的环形挡板60可以具有非圆形的孔和/或孔可以偏心定位。例如，孔可以被切割成圆形形状但若干节段被移除。
图3示出了根据本文公开的本发明的实施例的示例性热交换器。如图3中所示，热交换器100可以使用两组圆形挡板，第一组可以是如图2A中所示的具有在顶部和底部处切出的两个分段窗口65的屏蔽形挡板64，并且第二组挡板可以是如图2B中所示的具有从圆形挡板的中心切出的单个分段窗口67的翼形挡板66。两种类型的挡板可以沿着热交换器交替布置，而管通过在挡板中钻出的孔支撑。第三挡板类型、诸如图2C中所示的环形挡板60可以在热交换器100的任一端处最靠近管片90的位置处使用。
本文描述的热交换器100还包括护罩分配器20（例如，圆柱形护罩）。如图1A中最佳所示的，护罩分配器20具有两个在直径上相对的角区段切口22。护罩分配器20围绕管束布置，并且可以从环形屏蔽挡板64延伸到出口/入口喷嘴54/52与管片90之间的点。成角度区段22从圆柱形护罩20切割，使得无论流体路径如何，从束中心到入口52的流动阻力都是相似的。角度β可以为大约10°-30°，使得从入口喷嘴52到环形挡板60的中心的流动阻力沿着入口喷嘴52与管束中心之间的所有路径相等。例如，β可以是大约10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29或大约30度。在图3中公开的实施例中，热交换器100包括与壳体的出口端相关联的第二护罩分配器20。该分配器可以以与位于入口端处的护罩相同的方式构造，并且流动阻力同样沿着从管束中心到出口喷嘴54的所有路径相等。将理解，热交换器100可以构造有单个入口或出口护罩，而不脱离本发明的范围。
如图1A中所示，环形挡板60和屏蔽形挡板64可用于为护罩20提供支撑。
应注意，热交换器100可设置有常规的挡板。然而，当护罩分配器20与本公开的挡板结构和布置结合使用并且在每个挡板位置处具有周向密封件时，热交换器100的效率和机械完整性得到改善。
图4示出了根据本公开的实施例构造的热交换器的四分之一区段的横截面视图。如所示的，热交换器200可包括在一端处的环形挡板60、在上面的图2A-图2C中所示和描述的交替的窗口切割挡板64/64、管束92、护罩和“e-流密封件95”。本领域技术人员将容易理解，可以使用诸如盘形和环形挡板的其它挡板类型来代替一个或更多个双分段挡板。特别能想到双分段挡板或其它挡板类型的组合。
如图1B、图2和图5中所示，将所有设计特征一起使用允许沿热交换器的整个长度实现最佳流量分配，从而减轻由管束周围的热梯度引起的机械应力。如所需的管支撑和热性能所指示的，具有图2A和图2B中所示的特殊轮廓的双分段挡板可以用其它种类的挡板来代替。无论选择何种挡板形状，其轮廓应遵循对双分段挡板有效的相同指示；即，应从挡板切出窗口，从而阻止不带管区域中的轴向泄漏，并允许在挡板周边周围全部安装周向密封件以阻挡E流泄漏。在某些情况下，在制造允许挡板到壳体的紧密间隙的情况下或当预期的E流泄漏在边缘时，可以省略周向密封件。
护罩分配器20被设计成使入口和出口处的流量分配围绕整个360度周边尽可能相等。实现最佳的流量分配，从而使所有方向上的液压阻力均衡，以获得图7B中所示的最佳分配。在热交换器具有小壳体直径和降低的流动速率的情况下，可以使用单个入口/出口喷嘴。最长的路径将与喷嘴成180°，而不像具有两个入口/出口喷嘴的情况那样成90°。可以通过在分配器中切割从喷嘴移动到最长路径的较大窗口，或者以一角度切割分配器来实现流量均衡化。
图5提供了用于本文中的实施例的柔性密封布置80a的横截面视图。可以使用挡板和壳体之间的柔性界面来增强应用于本文的挡板60/64/66的周向密封件80。柔性密封件80a可以由单层或多层材料制成，例如通过使用诸如不锈钢304或类似材料的材料。作为示例，用于密封纵向挡板的周向密封件可以类似于德国奥伯豪森的Kempchen＆Co.GmbH的T4或类似于美国专利号4,215,745中所示的纵向密封件。尽管图5示出了应用于挡板60/64/66两侧的周向密封元件81a，但密封元件81a可仅应用在挡板的一侧上。此外，为了避免在束插入期间的损坏，周向带81a应安装在与插入方向相反的一侧上，并且应当使挡板到壳体的间隙最小化（例如，半TEMA公差是优选的）。带半径“R”应被配置成具有高柔性并避免在束插入期间带81a的永久变形。
高回收的进料/流出物交换器的特征在于在工业中通常不存在的大尺寸的壳管式热交换器。最常用的设计软件（HTRITM）不能可靠地预测该装备的性能，并且通常过度预测热性能，因为挡板和壳体之间的空间中的流体泄漏未被正确考虑。因此，使用HTRITM设计这种装备的结果可能导致严重的性能不佳，因为可以预测非常高的效率（>90％），但在实践中没有实现。本文的实施例已经使用CFD模拟进行了验证，该模拟表明热效率可以增加几个百分点至约90％或更高，并且管片表面的温度变化可以降低至约15℃或更低。
在常规的热交换器设计中，基于较低的液压流动阻力，流动在管和壳体之间采取较短的路径，从而导致不均匀的不对称流动轮廓。因此，管片的温度非常不均匀，从而导致效率差和由于热梯度引起的高机械应力。在本设计中，由于护罩分配器，通过端部区域的大部分流体以均匀和对称的方式流过管片，使得管片的温度一直都是均匀的。每个挡板处的周向密封件和成角度的环形分配器的组合对于产生这种最佳流动模式是期望的。
图7A示出了现有热交换器系统（顶管片）的入口处的温度分布轮廓。图7B和图7C示出了如本文所述的、所设计和实施的热交换器的入口（顶管片）处的温度分布。图7B示出了相对于图7A采用缩小比例的入口处的温度分布。
图8A是现有热交换器的壳体出口处的示例性温度分布轮廓的示意性视图。图8B（局部刻度）和图8C（相同刻度盘）是根据本公开构造的热交换器的壳体出口处的示例性温度分布轮廓的示意性视图。
如所提供的示例情况所示的，跨越管片的温度范围从现有技术的热交换器中的~100℃降低到本发明的热交换器中的~15℃。
应注意，虽然本文中的实施例关于卡托芬过程设备描述，但是还可以想到各种实施例也可以应用于期望有高的热回收和高效率且壳体侧流体是高温气体的任何过程。例如，构思了Catadiene, SMART Styrene单体制造或诸如LNG等的其它过程。
如上所述并在附图中示出的，本公开的方法和系统提供壳管式热交换器。虽然已参考优选实施例示出和描述了本公开的设备和方法，但本领域技术人员将容易了解，在不脱离本公开的范围的情况下，可对其作出改变和/或修改。

Claims (31)

1.一种壳管式热交换器，包括：
细长的圆柱形壳体，所述细长的圆柱形壳体限定用于所述热交换器的纵向轴线和内部腔室，所述壳体具有形成在外壁中的两个在直径上相对的进料气体入口和至少一个进料气体出口，以便允许进料气体进入和离开所述内部腔室；
与细长壳体的一端相关联的至少一个管片；
多个圆形挡板，所述多个圆形挡板在所述壳体的所述内部腔室内纵向间隔开，以便重新引导所述内部腔室内的进料气体流；
管束，所述管束包括多个管，用于允许流出物气体从入口室穿过所述壳体的所述内部腔室到达出口室；和
第一圆柱形护罩分配器，所述第一圆柱形护罩分配器被布置和构造成将进料气体流从所述两个在直径上相对的进料气体入口引导到邻近所述至少一个管片的所述内部腔室中，所述第一圆柱形护罩分配器具有平行于圆柱形护罩的纵向轴线的圆柱形外表面和上游端，所述上游端具有在其中形成的两个在直径上相对的成角度的区段切口以便用于分配进料气体的流，其中两个成角度的区段切口跨在两个在直径上相对的进料气体入口之间将圆柱形壳体均匀等分的平面对称地布置，并且每个有角度的区段切口相对于纵向轴线倾斜地成角度。
2.根据权利要求1所述的热交换器，其中，在所述壳体的所述外壁中形成两个进料气体入口和两个进料气体出口。
3.根据权利要求2所述的热交换器，所述第一圆柱形护罩分配器具有在其一端中形成的两个成角度的切口，以便分配进料气体的流量。
4.根据权利要求1所述的热交换器，其中，所述至少一个护罩分配器包括至少一个圆形挡板。
5.根据权利要求4所述的热交换器，其中，所述护罩分配器包括具有中心窗口区域的环形挡板。
6.根据权利要求5所述的热交换器，其中，所述护罩分配器还包括具有周向密封元件的屏蔽形挡板。
7.根据权利要求1所述的热交换器，其中，形成在所述至少一个护罩分配器的端部中的所述至少一个成角度的切口以10-30度的角度形成。
8.根据权利要求1所述的热交换器，还包括第二护罩分配器，所述第二护罩分配器具有形成在其一端中并且被布置和构造成将进料气体流从所述内部腔室引导到所述进料气体出口的至少一个成角度的切口。
9.根据权利要求1所述的热交换器，其中，所述多个挡板包括以交替的模式布置的屏蔽形挡板和翼形挡板两者。
10.根据权利要求1所述的热交换器，其中，周向密封件与所述多个挡板中的每个相关联。
11.根据权利要求10所述的热交换器，其中，所述周向密封件包括在所述挡板和所述壳体之间延伸的柔性元件。
12.根据权利要求11所述的热交换器，其中，柔性元件设置在所述挡板的两侧上。
13.根据权利要求1所述的热交换器，其中，所述多个圆形挡板包括通过将两个在直径上相对的窗口切割成挡板板材而形成的至少一个屏蔽形挡板。
14.根据权利要求1所述的热交换器，其中，所述多个圆形挡板包括通过将单个窗口切割成挡板板材而形成的至少一个翼形挡板。
15.根据权利要求1所述的热交换器，其中，所述多个圆形挡板包括通过将圆形窗口切割成挡板板材而形成的环形挡板。
16.一种壳管式热交换器，包括：
细长的圆柱形壳体，所述细长的圆柱形壳体限定用于所述热交换器的纵向轴线和内部腔室，所述壳体具有形成在外壁中的两个在直径上相对的进料气体入口和至少一个进料气体出口，以便允许进料气体进入和离开所述内部腔室；
与细长壳体的一端相关联的至少一个管片；
多个圆形挡板，所述多个圆形挡板在所述壳体的所述内部腔室内纵向间隔开，以便重新引导所述内部腔室内的进料气体流，所述多个挡板包括屏蔽形挡板和翼形挡板，并且每个挡板包括周向密封件；
管束，所述管束包括多个管，用于允许流出物气体从入口室穿过所述壳体的所述内部腔室到达出口室；和
第一圆柱形护罩分配器，所述第一圆柱形护罩分配器被布置和构造成将进料气体流从所述两个在直径上相对的进料气体入口引导到邻近所述至少一个管片的所述内部腔室中，所述第一圆柱形护罩分配器具有平行于圆柱形护罩的纵向轴线的圆柱形外表面和上游端，所述上游端具有在其中形成的两个在直径上相对的成角度的区段切口以便用于分配进料气体的流，其中两个成角度的区段切口跨在两个在直径上相对的进料气体入口之间将圆柱形壳体均匀等分的平面对称地布置，并且每个有角度的区段切口相对于纵向轴线倾斜地成角度。
17.根据权利要求16所述的热交换器，其中，所述第一圆柱形护罩分配器具有在其一端中形成的两个成角度的切口，以便分配进料气体的流量。
18.根据权利要求16所述的热交换器，其中，所述至少一个护罩分配器包括至少一个圆形挡板。
19.根据权利要求18所述的热交换器，其中，所述护罩分配器包括具有中心窗口区域的环形挡板。
20.根据权利要求19所述的热交换器，其中，所述护罩分配器还包括具有周向密封元件的屏蔽形挡板。
21.根据权利要求16所述的热交换器，其中，形成在所述至少一个护罩分配器的端部中的所述至少一个成角度的切口以10-30度的角度形成。
22.根据权利要求16所述的热交换器，还包括第二护罩分配器，所述第二护罩分配器具有形成在其一端中并且被布置和构造成将进料气体流从所述内部腔室引导到所述进料气体出口的至少一个成角度的切口。
23.根据权利要求16所述的热交换器，其中，所述多个屏蔽形挡板和翼形挡板以交替的模式排列。
24.根据权利要求16所述的热交换器，其中，所述周向密封件包括在所述挡板和所述壳体之间延伸的柔性元件。
25.根据权利要求24所述的热交换器，其中，柔性元件设置在所述挡板的两侧上。
26.根据权利要求16所述的热交换器，其中，所述屏蔽形挡板通过将两个在直径上相对的窗口切割成挡板板材而形成。
27.根据权利要求16所述的热交换器，其中，所述翼形挡板通过将单个窗口切割成挡板板材而形成。
28.根据权利要求16所述的热交换器，其中，环形挡板通过将圆形窗口切割成挡板板材而形成。
29.根据权利要求24所述的热交换器，其中，柔性元件设置在所述挡板的两侧上。
30.根据权利要求24所述的热交换器，其中，所述柔性元件由不锈钢制成。
31.一种壳管式热交换器，包括：
细长的圆柱形壳体，所述细长的圆柱形壳体限定用于所述热交换器的纵向轴线和内部腔室，所述壳体具有形成在外壁中的两个在直径上相对的进料气体入口和至少一个进料气体出口，以便允许进料气体进入和离开所述内部腔室；
与细长壳体的一端相关联的至少一个管片；
多个圆形挡板，所述多个圆形挡板在所述壳体的所述内部腔室内纵向间隔开，以便重新引导所述内部腔室内的进料气体流，所述多个挡板包括在所述挡板和所述壳体之间延伸的柔性周向密封件；
管束，所述管束包括多个管，用于允许流出物气体从入口室穿过所述壳体的所述内部腔室到达出口室；和
第一圆柱形护罩分配器，所述第一圆柱形护罩分配器被布置和构造成将进料气体流从所述两个在直径上相对的进料气体入口引导到邻近所述至少一个管片的所述内部腔室中，所述第一圆柱形护罩分配器具有平行于圆柱形护罩的纵向轴线的圆柱形外表面和上游端，所述上游端具有在其中形成的两个在直径上相对的成角度的区段切口以便用于分配进料气体的流，其中两个成角度的区段切口跨在两个在直径上相对的进料气体入口之间将圆柱形壳体均匀等分的平面对称地布置，并且每个有角度的区段切口相对于纵向轴线倾斜地成角度。
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